工程教育背景下“检测技术”教学改革探讨

2013-03-24陈振学刘成云常发亮

电气电子教学学报 2013年1期

陈振学，刘成云，常发亮

(山东大学控制科学与工程学院，山东济南250061)

检测技术是当今信息社会必须使用的一门重要技术。在我国高校的自动化类、计算机类、信息类和电子类等专业中都已开设有相关的“检测技术”课程［1，2］。本文介绍笔者在“检测技术”校级精品课程建设中，所进行的教学内容和方法上的改革，主要从课堂教学和实验教学两个方面进行阐述。

1 课堂教学改革

“检测技术”课程的主要教学内容包括自动检测技术的基本知识、典型传感器原理、过程检测技术及自动检测中的共性技术和新发展［3］。

1)有侧重点的课堂教学

“检测技术”课程中传感器的原理和测量电路听起来比较枯燥乏味，而传感器的应用结合生活中的实例会比较有趣。因此，我们在授课时可以先介绍传感器在生活中的一些常见应用实例，让学生带着疑问再去学习传感器的原理和测量电路，这样效果就会好很多。

2)工程应用型教材的使用

我们编写并讲授的工程应用型教材［4］，以应用为目标，兼顾宽度与深度的统一，注重基础性与先进性相结合、学科性与实用性相结合以及检测技术与检测装置(产品)相结合。在阐述典型参数的检测技术时，首先对该参数的常用检测方法进行一般性讲解和纵横比较;然后选择其中一种或两种方法进行较深入的阐述，包括传感原理、调理电路、性能特点、选用要点、安装校验和故障处理等，以满足深度方面的要求。在每一章末都安排有实际工程背景的例题和习题，学生可利用网络资源进行自主学习。

为了让学生掌握课程中的核心内容，我们在讲授利用电容式传感器测量金属板材厚度的原理时，提出以下三个问题:①定性说明其测量与控制原理;②检测滞后主要是由于什么原因造成的?③应用自控理论说明检测滞后对该控制系统的性能带来哪些影响?

这些问题都是教材中没有讲到，但是又关系到以后传感器的使用问题，同时也可藉此检查学生对所学自动化知识的综合与分析能力。

3)结合教师研究课题和工程经验进行教学

工科院校教师应该具有一定程度的工程实践经验，这对教学工作是很有利的。比如讲授电涡流式传感器时，首先提到在机场、海关、钱币厂和监狱等重要场所，都有安全通道采用金属探测仪进行安全检查。由此，我们引出金属探测仪的工作原理:由于金属的电涡流效应，当探测线圈靠近金属物体时，金属导体表面会产生电涡流，由电涡流产生的磁场会使探测仪振荡回路中的能量损耗增大，检测出这种变化并转换成声音报警信号，便可以判定探测线圈下面是否有金属物体［5］。再如讲解图像传感器时，首先介绍CCD 图像传感器在军事、民用和医疗等领域的广泛应用，然后结合笔者所从事的模式识别与图像处理的研究方向和实践经验，介绍如何制作和使用CCD 图像传感器，最后再来解释CCD 图像传感器的原理。

2 实验教学改革

1)设计型实验

传统的实验教学模式只是模仿性的实验去验证已知的结果而已［6］。针对实验教学中出现的问题，我们在实验内容上，适量增加了部分设计型实验，如利用热电偶传感器制作温度感应器，制作光栅传感器测量微小位移等。

2)实物型实验

我们在实验教学中，购置了部分典型的传感器，如悬臂梁式称重传感器和型热电偶等，供学生自行拆装，将传感器内部实物的构造展示出来。这样，教学效果比一些简单的文字教学或平面图教学要好得多。这种教学模式不完全等同于实验教学。实验教学是不能拆开传感器的，只能进行使用操作，而这种模式能让学生了解到传感器的内部构造。并且消耗费用并不大。

3)实验中的讨论学习

我们在实验教学中采用了讨论式学习。要求学生在课前做好预习准备，查阅相关的资料文献，先阐述自己对该实验的理解，然后组织大家讨论，最后由教师总结并补充学生讨论中的疏漏。另外，对在实验中遇到的问题，大家可以采用讨论方式来解释或者尝试解决这些问题。